教育元宇宙賦能混合式學習

摘" 要" 混合式學習作為教育領域未來發展和應用的重要趨勢，其相關應用目前仍然處在探索時期。教育元宇宙具備交互性、沉浸性、多元性等核心特征，基于構建、映射、接入和應用四個方面的技術支持，基于內在機理，教育元宇宙將重構混合式學習的時空場域、重塑混合式學習的現實樣態以及推動混合式學習的認知心理發展。圍繞學習場景、學習過程、學習資源和學習評價四條實踐路徑，對教育元宇宙賦能混合式學習的應用模式進行探究。未來元宇宙將成為混合式學習創新升級的基點，因此，要超前布局元宇宙于教育領域，厘清其中相互聯系，以期為混合式學習完善發展賦能。

關鍵詞" 教育元宇宙；混合式學習；學習資源；學習評價

中圖分類號：G40-03" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）13-000-06

0" 引言

結合新時代要求和未來社會發展趨勢，學習方式變革可以在保持穩定的前提下，小步驟有序地推進，重點是探索與優化兩種類型的學習方式：突出自主的混合式學習和突出實踐的社會化學習[1]。受新冠疫情影響，混合式學習模式受到廣泛關注，并在實踐應用過程中得到推廣和認可，但是仍舊存在一些問題，比如學習者的時間和空間延伸維度受限、實踐和互動展開受限等。伴隨著元宇宙概念的提出，作為虛擬現實的高階發展產物，元宇宙將虛擬現實、增強現實、5G、數字孿生、區塊鏈等技術集于一身，成為下一代互聯網的全新形態。元宇宙的發展還在雛形階段，但是其將和教育領域關聯起來，對在線教育和混合式學習來說都有巨大的發展潛力。

基于這樣一個背景，有必要厘清教育元宇宙的概念，深入探究教育元宇宙賦能混合式學習的內在機理和應用路徑，對元宇宙在未來發展的新方向提出參考性建議。

1" 研究進展

1.1" 混合式學習研究進展

混合式學習是促進課堂教學重構的新路徑，能夠對教學價值觀、教學內容、教學方式、教學流程、教學關系以及教學評價進行重構[2]。目前，混合式學習已經在各個學段得到較為廣泛的實踐和應用，對于混合式學習的相關研究，可以從混合式學習的課程設計、活動設計以及學習評價三個方面進行總結。

1）基于對混合式課程學習再設計的研究，提出四個階段、十個步驟的設計模式：四個階段分別是分析階段、設計階段、實施階段、完善階段；十個步驟分別是學習目標設計、學習內容設計、學習模式設計、學習活動設計、考評活動設計、教學大綱設計、學習資源設計、考評細則設計、成績結構細則設計、調整再設計[3]。

2）在混合式課程的活動設計方面，可以從課程的不同時期有針對性地展開：在課程初期，教師應當著重創設社會臨場感和教學臨場感，營造良好、積極的學習氛圍，使學生產生歸屬感并了解課程、信任教師，激發學習動機；在課程中期，要求教師引導學生有效學習，促進個人及小組的建構并激勵學生的持續參與；在課程后期，教師需要設計學習活動重點，創設認知臨場感，以綜合展示為顯性目標驅動學生自我發展，有效提升學生的問題解決能力以及自我反思和評價能力[4]。

3）需要對整個學習過程展開有效評價。范福蘭等[5]設計了多模態數據驅動的大學生混合式學習評價框架，并依托此框架通過自動錄播、線上平臺數據采集、測試等多種方式捕獲混合式學習環境下的大學生多模態學習數據；然后篩選最優特征選擇方法并融合多種分類算法，形成大學生混合式學習評價模型；最后依據模型綜合評價學生的混合式學習情況。

總的來說，混合式學習作為教學活動的一種學習支持服務，旨在從多維度、深層次促進學生的有效學習。

1.2" 元宇宙研究進展

元宇宙代表了視覺沉浸技術發展的最新階段。自2021年“元宇宙元年”的概念被提出后，元宇宙在各個領域都受到高度關注，在教育領域亦是如此。關于元宇宙的相關研究，主要包括概念認識、技術組成以及應用前景等。

元宇宙譯自“Metaverse”，這一概念最早出現在美國作家Neal Stephenson的科幻小說《雪崩》中，作者在書中將元宇宙定義為與真實世界平行的一個虛擬空間。2021年被稱為“元宇宙元年”，清華大學新媒體研究中心[6]發布的《2020—2021年元宇宙發展研究報告》對元宇宙作出定義：元宇宙是整合多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態，它基于擴展顯示技術提供沉浸式體驗，基于數字孿生技術生成現實世界的鏡像，基于區塊鏈技術搭建經濟體系，將虛擬世界與現實世界在經濟系統、社交系統、身份系統上密切融合，并且允許每個用戶進行內容生產和世界編輯。元宇宙本質是一個平行于現實世界的在線數字空間，其核心是由虛擬現實技術所構建的虛擬世界[7]。由此可以預見，元宇宙將為人類生存帶來兩個維度的擴展：一是生存維度；二是人類感官維度。

對于元宇宙的底層支撐技術來說，主要可以分為六類：網絡及運算技術、物聯網技術、區塊鏈技術、交互技術、電子游戲技術、人工智能技術[8]。如果對其進行概括，可以將元宇宙的技術支持劃分為四個大方面：構建、映射、接入和應用，其中，構建技術包括云計算、邊緣計算、量子計算和分布式存儲；映射技術包括數字孿生、3D掃描和物聯網；接入技術包括VR/AR、動作捕捉、5G/6G網絡和衛星互聯網；應用技術包括區塊鏈、人工智能和大數據。

通過對相關文獻的整理可以看出，元宇宙的相關概念在2021年之后受到廣泛關注，互聯網迭代升級的大幕就此拉開。元宇宙時代的數字經濟將與實體經濟深度融合，數據受到更高度的重視，漸漸成為核心資產。與此同時，常規自我形象將會得到重塑，數字形象映射自我認知，從而導致數字文化和經濟社群進一步崛起。將元宇宙在教育中的應用稱為教育元宇宙，教育元宇宙是一個全新的概念，尚不具備科技產業界所描述的眾多特征[9]。對于元宇宙在教育領域的應用展望，目前的研究集中在基于元宇宙的應用場景探究、智能在線學習環境搭建、Online Merge Offline（線上線下融合）學習空間構建與教學模式設計[10]以及教育元宇宙的教學場域架構[11]等相關方面。不難看出，現階段教育元宇宙的相關研究方向主要集中在和元宇宙連接較為緊密的在線學習方面。

2" 元宇宙與教育元宇宙的特征

2.1" 元宇宙的特征

元宇宙使用豐富的數據對虛擬世界建模，實現對現實世界的復制和超越，虛擬世界的本質是復雜的數據結構和與人的交互。元宇宙具備以下幾個主要特征。

2.1.1" 虛擬和現實能夠深度融合

既能夠對現實世界進行深度復刻，又能夠讓用戶在其中進行個性化創造，通過全方位的感官體驗讓用戶實現低延遲和高仿真的沉浸式體驗。

2.1.2" 智能數字化技術的集成應用

元宇宙的組建技術包括但不限于5G/6G網絡、區塊鏈、云計算、大數據和邊緣計算等前沿數字技術。其中，5G/6G網絡實現數據的高速穩定傳輸，物聯網打通線上線下的數據、實現“數字孿生”，區塊鏈技術將元宇宙中的數據資產化，人工智能成為數字網絡的大腦，幫助人們實現虛實共生。

2.1.3" 線上線下一體化關系

元宇宙的深度應用會使用戶模糊現實和虛擬的界限，身份的同一性將在兩個環境中得到共同認可，基于該身份標識，用戶將能夠深入展開學習、生活、工作等活動。同時，區塊鏈技術打破了傳統線上交易所需第三方監管的限制，交易是否達成與雙方信用直接掛鉤，達到去中心化的目的。這些都使得線上線下達成全面一體化。

2.2" 教育元宇宙的特征

對于教育元宇宙來說，其雖然不具備元宇宙的全部特征，但是仍然需要具備交互性、沉浸性以及多元性等核心特征才能發揮相應功能。與元宇宙的三個主要特征相對應，教育元宇宙的特征更加細化。

1）交互性主要強調教學過程中的社交互動，教學主體（學生和教師）、教學資源以及教學場域的相互聯動，元宇宙的虛實融合特征能夠有效促進這幾個主要方面的深度關聯，打破固定教學場域，豐富的數字化教學資源以及虛擬形象的創建都能夠有效促進課堂教學的深度互動。

2）沉浸性是基于元宇宙智能數字化技術的集成應用特征，結合多種智能數字化技術，在虛擬世界完成基于現實世界甚至超出現實世界的相關活動，實現虛實共生，將教學主體的臨場感和沉浸性提升到全新階段。

3）多元性強調教學過程的開放與自由。由于線上線下一體化關系的達成，教育元宇宙將沒有規則預設，用戶可以根據自身需求定義規則，去做和線下日常并無二致的活動，教學主體能夠突破線下固定教學場域帶來的限制，在教育元宇宙中展開自由度更高的教學過程。

3" 教育元宇宙賦能混合式學習的內在機理

基于以上教育元宇宙的相關核心特征，可以進一步總結出元宇宙賦能混合式學習的內在機理。

3.1" 教育元宇宙將重構混合式學習的時空場域

教學過程要想取得較好的效果，必須有高效且可靠的支撐，學習過程的支撐能夠影響學習的發生和發展。教師支持、互動資源以及教學場域等都是重要的學習支撐，其中，教學場域是學習過程支持的重要條件。結合現實教學實際不難看出，現階段的教學場域雖然較之傳統教學有著較大提升，智慧教室、智慧黑板等都在普及，但是仍存在時空場域局限、學習資源失真等問題。教育元宇宙能夠將虛擬和現實深度融合，打通課內外和校內外的時空界限，從而構建一個全域性空間，這個時空場域以深度沉浸、仿真互動以及自主創造等特征為身處其中的學習者提供有力的學習支撐。教育元宇宙能夠打破時間邊界，不僅可以還原已發生的教學場景，也能夠基于現有情境對未來進行模擬。與此同時，教育元宇宙還能夠打破空間邊界，實現多平臺、跨服務的資源整合?；趨^塊鏈技術，教育元宇宙促進線上線下學習的耦合，從而使得混合式學習的時空場域得到重構。

3.2" 教育元宇宙將重塑混合式學習的現實樣態

教育元宇宙基于自身的高度沉浸性、仿真交互性和泛在互聯性，對現有教學樣態中的教學模式、互動環節以及情境設置等方面進行重塑，從而深度激發學習者的自主學習與創造能力。教育元宇宙使得教學場域從單一局限空間轉變成虛實交互的全域性空間，這就意味著師生的自主性和創造性將進一步得到提升，傳統的混合式學習模式已經無法提供給師生足夠的自由度和發展空間，必須引入多形式智能參與，使教學流程由原本的簡單線性向智慧共創過渡。與此同時，由于高度仿真情境的參與，既可以為學習者提供現實教學場域能夠發生的交互，也可以為學習者創造現實教學場域無法提供的交互，這就為教師靈活開展多類型、多樣態的教學互動提供了支持。教育元宇宙的具身體驗能夠打破傳統課堂和線上學習的時、空間局限，突破傳統交互的單一場景、教學資源受限、教學反饋延遲等問題，基于虛實結合的教學平臺，為學習者創設身臨其境的場景。

3.3" 教育元宇宙將推動混合式學習的認知心理發展

認知是指人們獲得知識或應用知識的過程，或信息加工的過程，是行為的先導。一方面，教育元宇宙的深度沉浸能夠將使用者的感官全面聯動，讓學習者的體感參與、知覺發生以及情緒投入全面展開，激發學習者的多感官投入度；另一方面，在教育元宇宙中，充分且高仿真的社交互動能夠提升學習者的情感共鳴。在認知過程中，情感的投入度將影響學習者個體理解能力和判斷能力，學習者在虛擬情境中的情感投入，能夠在元宇宙中形成情感紐帶，找到學習陪伴者，進而形成學習共同體和學習社群。教育元宇宙的高自由度和創造性，能夠引發學習者的認知沖突。不同于傳統線下教學，基于元宇宙的混合式學習將更大程度地激發學習者的自主學習認知沖突，在主動探索過程中，能夠幫助學習者激發質疑精神和批判意識，解決沖突的過程則能夠進一步深化認知水平。

4" 教育元宇宙賦能混合式學習的路徑可能

對教育元宇宙賦能混合式學習的內在機理進行整合分析后，還需要進一步對教育元宇宙賦能混合式學習的實踐路徑進行探討。對此，從現實教學的四個主要方面展開論述。

4.1" 學習場景

情境本質上就是一種沉浸式學習場景，現有教學過程主張情境式教學，就是希望學習者能夠在體驗過程中完成學習。教育元宇宙能夠較好達成情境的搭建與實現。首先，基于其使用的技術，教育元宇宙能夠創設具身體驗型創造場景。具身體驗是指學習者能夠聯動多感官，最大限度地發揮身體的參與效果，從而與所處環境達成交互。學習者通過使用各種接入設備、視覺效果呈現設備等，高沉浸性地置身于虛實結合的學習場景，增強混合式學習教學場景的濡化效果。其次，教育元宇宙基于自身特性，能夠創設開放共享型創造場景。教學互動是整個教學過程必不可少的一個環節，但是現有線下教學以及混合式教學在教學互動的高效實現方面都比較欠缺，受限于教學時間、空間和技術。教育元宇宙重構了混合式學習的時空場域，讓學習者通過高仿真技術，以“數字”身份參與課堂內外的實踐活動，實現在不同的時間、空間里開展創造性學習。最后，教育元宇宙能夠創設智能交往型創造場景。在混合式教學的基礎上，不僅對技術進行全面升級，還融入學習者的認知交互和情感投入，對傳統交往過程進行升級，區塊鏈技術的應用使得虛擬交往過程與現實并無差別，并且能緊密關聯。

4.2" 學習過程

學習過程是一個多元復合的過程，學習者需要在這個過程中找到自己所需要的知識進行吸收。雖然混合式學習在學習者學習過程中已經在凸顯其主動地位，并且強調學習者的自主性，但是仍有較大提升空間。一方面，教育元宇宙能夠滿足學習者的個性需求和主動地位，更加智能化的學習環境以及反饋更加及時的分析技術，都能夠為學習者提供更加個性化的學習過程。與此同時，元宇宙“去中心化”的特征，讓學習者的中心地位得到凸顯，從一個被動學習者轉變成為一個主動學習者。另一方面還能支持學習者靈活多樣的學習方式，在原有混合式學習模式的基礎上進行延伸，包含高仿真情境、沉浸式體驗、游戲式學習等打破時間和空間限制的學習方式，都能夠為學習者帶來不一樣的學習體驗。

4.3" 學習資源

學習資源是開展教學的重要支持，對教學過程的有效推進具有重要作用。相較于傳統的以音視頻為主的數字化資源，教育元宇宙則是推動資源向數智化邁進，其本質差異不僅在于技術的變更，更強調實踐理念、學習體驗的差異。

首先，教育元宇宙能夠為學習者提供多模態的學習資源，不僅僅是學習者，教學者、管理者都可以根據需要參與學習資源的創造，實現多方角色的自由進入和協同編輯，再結合元宇宙的可視化分析、大數據預測等技術為學習者提供支持。

其次，教育元宇宙能夠實現學習資源的優化配置。傳統教學以及現階段使用較多的混合式學習模式，對于資源的配置仍然存在不平衡、不均等的問題，教育元宇宙基于自身虛擬場景搭建的優勢，能夠較好地弱化地理因素、人員因素等外部因素所導致的學習資源差異，進而促進學習資源的優化配置。

4.4" 學習評價

學習評價作為學習系統的反饋調節機制，在學習過程中有著非常重要的作用。教育元宇宙能夠在混合式學習原有評價體系上，結合人工智能和區塊鏈等技術，形成一個全新的評價樣態。

首先，支持基于多主體參與的多元性評價。這里的多主體與傳統混合式學習的多主體對象相同，但是由于元宇宙的開放性學習平臺、高仿真交互場景以及多元化互動環節，各個主體的參與程度將明顯提高，能夠做到多主體、過程性、全方位的評價圖景。

其次，支持基于有效干預的動態性評價。教育元宇宙能夠基于現實時間線，回溯過去以及面向未來，在這個過程中隨時動態干預，評價也隨之發生動態變化，根據教學反饋的及時性作出相應的評價，進而對學習過程展開有效干預。

5" 教育元宇宙賦能混合式學習模式初探

5.1" 教育元宇宙賦能混合式學習的應用模式

根據教育元宇宙的基本特征、賦能混合式學習的內在機理以及路徑可能，參考余越凡等[10]提出的基于元宇宙的線上線下融合學習空間設計模型，提出教育元宇宙賦能混合式學習的應用模式，如圖1所示。該模式以構建、映射、接入和應用四個方面的技術支持作為底層支撐，為教育元宇宙的有效建構賦能。

在各項技術的有效支持下，從現實空間和虛擬空間兩個層面展開混合式應用的有效關聯。在現實空間里，教學人員都是客觀實體，存在于現實情境中，這也導致教學人員在整個教學過程中會面臨人員組織集中的問題，傳統的混合式學習雖然能夠彌補這一缺陷，但仍舊會受到時間、空間的局限。對此，在教育元宇宙的賦能下，基于沉浸式交互設備和全媒體訪問設備，為處于現實世界的客觀實體搭建一個通往高仿真虛擬情境的橋梁。在這個虛擬空間中，使用者能夠基于虛擬數字形象進行高自由度的學習和創造活動，也能夠匹配現實情境，建立和進入虛擬社群展開交互，從而打破傳統混合式學習的時間、空間限制。最終，整個教育過程要達到的目標是知識建構，學習者在知識的習得、過程的參與以及方法的創造等方面都有較好的完成度。

5.2" 實踐應用過程中的應對方法

基于教育元宇宙賦能混合式學習的應用模式，在實踐應用過程中還需要從組織形式、教學模式和互動策略等方面提出針對性較強的應對方法。

5.2.1" 基于教育元宇宙的混合式學習組織形式

傳統的線下教學或者混合式教學，教學場景相對單一，組織形式也比較集中，而基于教育元宇宙的混合式學習能夠實現多場景和多教學組織形式，有效彌補它們的不足。可以從參與對象、組織結構等方面來看組織形式的不同。在教學過程的各個階段，參與對象可以是學習者個人、教學者個人、學習者群體或師生群體，而組織結構可以是同步或者異步。在教育元宇宙的支持下，學習過程中的參與對象和組織結構可以進行多元化的有機組合，自主學習、集體學習、分布式學習、跨場域學習等為學習者提供了更自由和多樣的教學組織形式。

5.2.2" 基于教育元宇宙的混合式學習互動策略

不同于線下單向和混合式學習的問答式互動，教育元宇宙能夠為混合式學習賦能，融合傳統互動的特點，實現兼顧規?；蛡€性化的互動環節。高沉浸性能夠為處在全新混合式學習環境中的學習者提供打破時間和空間限制的具身體驗。在虛擬社群中，教學者作為引導者，可以設計和達成超于現實情境的交流互動，基于開放共建的特點，在互動的設計上可以更加偏向動態創新和靈活創造。

5.2.3" 基于教育元宇宙的混合式學習教學模式

由于新冠疫情的影響，混合式學習模式受到人們的重視，線上學習的加入打破了傳統教學的物理教學空間限制，在混合式學習的教學過程中要遵循“以學生為中心”的教學原則，設計“以互動為中心”的教學過程以及加強學生反思以促進深度學習[12]。教育元宇宙進一步賦能混合式學習之后，需要在這幾點的基礎上進一步完善：教學原則上“以學生為中心”，但是要符合倫理約束；教學過程上“以互動為中心”，但是要組織得當、合理；教學反思上要貫穿全程。

結合以上幾點，在基于教育元宇宙的混合式學習教學模式的創建過程中，要聯通課前、課中和課后各個階段，學習主體以個人或集體的形式在教師引導下展開集中或分散的教學活動，最終達到知識建構的教學目標。

6" 結束語

元宇宙現在仍處在蓄力發展的階段，教育元宇宙更是在摸索前進，在混合式學習受到廣泛應用和關注的背景下，對教育元宇宙在混合式學習上的賦能作用是值得深入探究和思考的?；诖?，對教育元宇宙賦能混合式學習的內在機理、實踐路徑和應用模式進行初步探討。但目前教育元宇宙賦能混合式學習的研究還處在起步階段，技術配套、功能實現和倫理風險等方面都有待完善，在以后的相關研究中需要針對這些問題進行深入研究。相信在信息技術飛速發展的未來，元宇宙賦能教育領域一定能夠取得更為全面的發展，在教育元宇宙的支持下，混合式學習的應用和實踐能夠更加完善，取得更理想的教學效果。

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